[發(fā)明專利]一種基于程序存儲(chǔ)器地址總線系統(tǒng)的低功耗方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810361284.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN108647162B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒志革;李佳能;鄒雪城;俞陽剛;張家華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F13/16
• 分類號(hào): G06F13/16;G06F8/41;G06F8/61;G06F12/06
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明公開一種基于程序存儲(chǔ)器地址總線系統(tǒng)的低功耗方法，所述程序存儲(chǔ)器地址總線系統(tǒng)包括：程序存儲(chǔ)器、微處理器以及地址總線，所述微處理器通過地址總線向所述程序存儲(chǔ)器發(fā)送地址信息，以使所述程序存儲(chǔ)器按照相應(yīng)的地址發(fā)送程序數(shù)據(jù)，包括以下步驟：所述程序存儲(chǔ)器的軟件層將其中存儲(chǔ)的程序的二進(jìn)制地址目錄轉(zhuǎn)碼為格雷碼格式地址目錄；所述程序存儲(chǔ)器通過所述地址總線接收微處理器發(fā)送的格雷碼格式的地址信息，并根據(jù)所述格雷碼格式的地址目錄查找相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)發(fā)送給所述微處理器。本發(fā)明以最少的硬件開銷最大程度地降低因程序存儲(chǔ)器地址總線信號(hào)翻轉(zhuǎn)帶來的功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路微處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于程序存儲(chǔ)器地址總線系統(tǒng)的低功耗方法。

背景技術(shù)

隨著摩爾定律的發(fā)展，集成電路特征尺寸不停減小，單塊芯片上集成的晶體管數(shù)量不斷增加，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到億數(shù)量級(jí)，在集成度增加的同時(shí)，電路的性能也得到大幅度的提高，高性能的微處理器的工作頻率已經(jīng)突破GHz，但隨之而來的也是系統(tǒng)功耗的不斷增加，因此對(duì)工藝和封裝也不斷提出了更高的要求，由此可見，低功耗設(shè)計(jì)也越來越成為衡量微處理器性能的重要指標(biāo)，特別地，對(duì)應(yīng)用在無線傳感器、物聯(lián)網(wǎng)芯片等領(lǐng)域的微處理器而言，低功耗設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。

傳統(tǒng)哈佛架構(gòu)下微處理器程序存儲(chǔ)器的地址總線信號(hào)采用自然二進(jìn)制碼的形式進(jìn)行通訊，總線在布局布線之后跨度長，會(huì)引入更復(fù)雜的電阻和電容效應(yīng)，因此，信號(hào)在總線上的翻轉(zhuǎn)帶來的功耗比節(jié)點(diǎn)處信號(hào)翻轉(zhuǎn)帶來的更大。

程序存儲(chǔ)器地址總線信號(hào)通常以連續(xù)地址信號(hào)變化，這種情況下總線上相鄰地址跳變的位數(shù)較多，因此地址總線上產(chǎn)生的功耗較大，對(duì)于連續(xù)地址信號(hào)跳變而言，格雷碼具有很大優(yōu)勢，相鄰兩位之間只有一位發(fā)生跳變，可以帶來更好的穩(wěn)定性和更低的功耗，現(xiàn)有方法是在地址信號(hào)產(chǎn)生端加一個(gè)格雷碼編碼電路，再在地址信號(hào)接收端加一個(gè)格雷碼解碼電路，這樣雖然能夠降低地址總線上的翻轉(zhuǎn)功耗，但引入了額外兩處節(jié)點(diǎn)邏輯，增加了面積，而且存儲(chǔ)器的譯碼邏輯上的功耗并沒有下降，整體功耗的下降效果并不明顯，因此，研究一種既使用格雷碼編碼，又不引入過多額外邏輯的程序存儲(chǔ)器地址系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決微處理器程序存儲(chǔ)器地址總線上信號(hào)翻轉(zhuǎn)帶來的過高功耗和現(xiàn)有功耗優(yōu)化技術(shù)的不足的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于程序存儲(chǔ)器地址總線系統(tǒng)的低功耗方法，所述程序存儲(chǔ)器地址總線系統(tǒng)包括：程序存儲(chǔ)器、微處理器以及地址總線，所述微處理器通過地址總線向所述程序存儲(chǔ)器發(fā)送地址信息，以使所述程序存儲(chǔ)器按照相應(yīng)的地址發(fā)送程序數(shù)據(jù)，包括以下步驟：

所述程序存儲(chǔ)器的軟件層將其中存儲(chǔ)的程序的二進(jìn)制地址目錄轉(zhuǎn)碼為格雷碼格式地址目錄；所述程序存儲(chǔ)器通過所述地址總線接收微處理器發(fā)送的格雷碼格式的地址信息，并根據(jù)所述格雷碼格式的地址目錄查找相應(yīng)的程序數(shù)據(jù)發(fā)送給所述微處理器。

可選地，所述微處理器包括程序指針生成模塊和二進(jìn)制-格雷碼轉(zhuǎn)換模塊，所述方法還包括：所述程序指針生成模塊生成自然二進(jìn)制的地址信號(hào)，然后經(jīng)由二進(jìn)制-格雷碼轉(zhuǎn)換模塊將二進(jìn)制的地址信號(hào)轉(zhuǎn)化為格雷碼地址信號(hào)，再經(jīng)過所述地址總線傳輸至所述程序存儲(chǔ)器。

可選地，在所述程序存儲(chǔ)器的軟件層，當(dāng)應(yīng)用程序經(jīng)編譯器編譯生成相應(yīng)的原始燒錄文件后，所述原始燒錄文件中原始程序指令和對(duì)應(yīng)的地址都已確定，然后設(shè)計(jì)應(yīng)用程序處理所述原始燒錄文件，將每條原始指令對(duì)應(yīng)的自然二進(jìn)制地址改寫為格雷碼格式地址，改寫后按照燒錄文件格式重新排序，生成新的燒錄文件，最后再按照串口協(xié)議將其燒入所述程序存儲(chǔ)器，所述新的燒錄文件作為程序的格雷碼格式地址目錄。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：